[发明专利]双螺旋分子基绿色荧光聚合材料及其制备与应用

说明书

本发明提供了一种双螺旋分子基绿色荧光聚合材料，其化学通式为{[Cd(Hsubgt;2/subgt;odtp)(tpz)](Hsubgt;2/subgt;O)}subgt;n/subgt;，属于单斜晶系，空间群为P2(1)/n，晶胞参数所述化学通式中，组分Hsubgt;2/subgt;odtpsupgt;2‑/supgt;是半刚性的四元有机羧酸Hsubgt;4/subgt;odtp脱去2个质子所得，所述Hsubgt;4/subgt;odtp结构如式Ⅰ所示；组分tpz结构如式Ⅱ所示，本发明提供的双螺旋分子基绿色荧光聚合材料，产率可达约66％，具有较高的热稳定性(320℃)；室温下，该聚合物在543nm处发射绿色固态荧光，荧光量子产率22.23％。

技术领域

本申请属于先进聚合材料领域，具体涉及一种双螺旋分子基绿色荧光聚合材料及其制备与应用。

背景技术

生物具有自我组织、自我识别、能量传递等能力，能从无生命的小分子生成有精确构造和特有功能的生命体，从单细胞生物到复杂的人体都有这种本领。4种基本的核苷酸，在非共价键驱动下，经过有序的组合，可以构造出携带全部遗传信息的DNA双螺旋；20余种氨基酸，经过遗传编码，几乎可以产生所有生物蛋白。生命体的许多结构单元，其尺寸都在纳米范围，如血红蛋白的直径约6.8nm，DNA直径约2nm,它们都是天然的纳米材料。为了认识生物自我识别、自我组织、能量传递等机理，解释众多复杂的生命现象，人们一直在尝试模拟生物界自我识别、自我组织的过程，也很自然地成为新材料领域仿生合成的思路。

目前，多官能小分子通过配位键、氢键、π-π等非共价作用制备结构新颖的功能性聚合物，是制备有精确电子结构的新型荧光材料的有效途径。由于化学反应微观历程复杂，影响聚合材料结构形成的内在和外在因素很多，反应条件、结合模式、空间构象、拓扑取向等都难以预测，结构与性能之间的关系仍是世界难题，而研发似天然生物大分子的仿生合成更是高挑战性课题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种双螺旋分子基绿色荧光聚合材料，测定其精确的微观结构，该新物质在543nm处出现绿色荧光发射峰，且具有较好的荧光量子产率和较高的热稳定性，可用于包括PMMA掺杂荧光膜在内的荧光材料与器件的制备以及重金属铅离子、三价铁离子的荧光检测。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双螺旋分子基绿色荧光聚合材料，其化学通式为{[Cd(H₂odtp)(tpz)](H₂O)}_n，属于单斜晶系，空间群为P2(1)/n，晶胞参数所述化学通式中，组分H₂odtp^2-是半刚性的四元有机羧酸H₄odtp脱去2个质子所得，所述H₄odtp结构如式Ⅰ所示；组分tpz结构如式Ⅱ所示，

进一步，所述聚合物晶体结构的不对称单元中，包含1个晶体学独立的Cd²⁺离子、1个H₂odtp^2-、1个tpz和1个配位水分子；每个所述H₂odtp^2-与2个Cd²⁺离子配位，配位模式如式III所示；其中Cd1为七配位；所述组分tpz螯合1个Cd²⁺离子，配位如式IV所示；其中，式III和IV中原子数字标记表示来源，Cd原子和O原子数字右上角标为对称转换，

进一步，在所述聚合物的空间结构中，组分H₂odtp^2-和tpz桥联Cd²⁺离子形成两条电中性具有不同旋转方向的配位螺旋链，即右旋P型链和左旋M型链，化学组成均为[Cd(H₂odtp)(tpz)]_n，两条不同的螺旋链之间通过π…π相互作用形成双螺旋带，如式V所示；无限的双螺旋配位聚合带，通过丰富的π…π相互作用和氢键，形成了三维的超分子聚合体，